Tanque de ferrocemento

DISEÑO DE UN TANQUE DE FERROCEMENTO
Diseñar un tanque de reserva de agua potable para un volumen de 100m3 con una capacidad del suelo de 2kg/cm2.

Datos:
V= 100m3
4πD2H=100m3
D=400πH
H | D |
2,5 | 7,14 |
2,4 | 7,3 |
2,3 | 7,4 |

Se toma de base 7,5m y una altura de 2,4m que incluye 10cm de bordo libre, por lo tanto se tiene:
D | 7,5m |
H | 2,4m |

Las características quepresenta el tanque son las siguientes:
* Tanque no enterrado en el suelo
* Pared de ferrocemento
* Losa de piso de hormigón armado
* Tapa del tanque en forma de cúpula

1. Losa de Piso.
Para la losa de piso se asume una altura de 20 cm y se considera sin empotramiento en los extremos, por lo tanto el momento máximo actuante en la losa será como se muestra en la figura.

Lalosa se encuentra sometida a la carga del agua que al ser carga viva se y a la respuesta del suelo que tienen los siguientes valores:
Carga del agua: 2400 Kg/m2
Carga del suelo: 2000 Kg/m2
A continuación se muestra un grafico de las cargas actuantes:

La resultante de las cargas que están actuando en la losa es igual:
Carga actuante: 2400 – 2000 = 400 Kg/m2

Con lo cual se procede acalcular el acero que irá en la losa:
Acero inferior:

Mu=ql28
Mu=400×7.528=2813 Kq-m
Ru=Mu∅bd2
Ru=2813000.85×100×162=13
As=∅fc'fy1- 1-2.36Rufc'bd

As=0.8524024001- 1-2.36×13240100×16=8.98cm2
La cuantía mínima para losas es: pmin=0.0018
Por lo tanto el acero mínimo viene dado por:
Asmin=ρminbd
Asmin=0.0018×100×16=2.88cm2

Por lo tanto el acero para la losa será de: As = 9cm2 por metroФ mm | acero cm2 | # de barras |
8 | 0,50 | 18 |
10 | 0,79 | 11 |
12 | 1,13 | 8 |

Por lo tanto se colocaran 11 barras de 10mm por metro en la parte baja y en la parte alta se coloca acero mínimo 6 barras de 8 mm.

2. Diseño de la pared.

Método elástico:

Asumiendo Rb=27kg/cm2
Como la carga viva actuante es la del agua se mayora por un factor que tiene un valor de 1.6.γw=1.6×1000=1600 Kg/m3
P=γw×H
P=1600×2.4=3840 Kg/m2
F=P×D/2
F=3840×7.52=14400 Kg
1) Suponiendo un factor de seguridad fs=1.4
Fd=F×fs
Fd=14400×1.4=20160 Kg
2) Primera aproximación:
Se toma una tensión de agrietamiento:
σagr=50Kgcm2
Con lo que se procede a calcular el área como sigue:
A=2016050=403.2cm2
Se toma un ancho de 100cm
t=403.2100=4.03cm
Asumo t = 5cm.
3) Selección de malla:a) Se toma una malla cuadrada con las siguientes características:
a | 25mm |
Ф | 2.11mm |

Sl=πdnat
Sl=π2.11n25×50=0.053n mm-1
σagr=K×Sl+Rb=2450.053n+27=50
Se tiene entonces que el número de mallas es:
n = 1,77 ≈ 2.
b) Se tomo la malla anterior con las mismas características.
a | 25mm |
Ф | 2.11mm |
Sl=π2.11n50×50=0.0265n mm-1
σagr=K×Sl+Rb=2450.0265n+27=50
Se tieneentonces que el número de mallas es igual a:
n= 3,54 ≈ 4.
4)

5) Fracción de volumen de refuerzo y superficie específica.

Vf=πd2n4at=π2.11244×50×50×100=0.5%
Sl=πdnat= π2.11×450×50=0.011 mm-1
Los valores no cumplen por lo cual se procede al rediseño.
6) Rediseño: Malla cuadrada tejida con las siguientes características:
a | 16,3mm |
Ф | 4,3mm |

Sl=πdnat= π4.1n16.3×50=0.016nmm-1
σagr=K×Sl+Rb=2450.016n+27=50
Se tiene entonces que el número de mallas será igual a:
n= 5.94 ≈ 6.

Comprobando volumen de refuerzo y superficie específica:
Vf=πd2n4at=π4.1264×16.3×50×100=9.72% >1.8% si cumple
Sl=πdnat= π4.1×616.3×50=0.095 mm-1 >0.05mm-1 si cumple
7) Resistencia al Agrietamiento:
σagr=K×Sl+Rb=2450.095+27=50.23Kgcm2 >50Kgcm2 si cumple

Método de Última Resistencia:Tenemos que:
F = 14400 Kg/m
Fd = 20160 kg/m
Se asume fy = 2450 Kg/cm2
Nn=As×fy
As=Nnfy=201602450=8,3 cm2
As=n Asi
Asi=η×Vfi×Ac
η = 0,5 por utilizar malla cuadrada.
Vfi=πd2n4at
Ac=t×100=5×100=500cm2
Asi=0.5πd2n4at×50000
Entonces se tiene:
As=8.3=n×0.5πd2n4at×50000
8.3=π×0.5×d2×n24at×50000
Utilizando una malla con las siguientes características:
a | 25mm |
Ф | 2.11mm |

Se...